プリント基板(PCB)の基本構造と多層化のメリット

コネクタ・ワイヤーハーネスが並べられている様子

プリント基板(PCB)とは

株式会社フォスターでは、PCB実装コネクタの接合品質評価・断面解析を実施しており、基板層構成が実装信頼性に与える影響の評価をサポートしています。

プリント基板(PCB:Printed Circuit Board)は電子部品を搭載し回路を接続する基盤であり、絶縁基材と銅箔導体層を交互に積層した構造を持ちます。1〜2層の片面・両面基板から32層以上の多層基板まで用途により選択されます。車載ECUでは小型化・EMI対策・信号品質確保のために多層基板が標準となっています。

PCBの層構成と多層化の基本

PCBは「シグナル層」(信号回路)・「電源層」・「グラウンド層」を絶縁基材(プリプレグ)で挟んで積層します。多層化により信号・電源・GNDを分離することで、EMI低減・クロストーク抑制・電流容量確保が可能になります。

層数主な用途特徴コスト目安
1〜2層(片面・両面)シンプル回路・電源回路低コスト・設計自由度低低
4層マイコン搭載・中規模回路Signal/GND/PWR/Signal標準構成中
6〜8層ECU・高速信号基板多信号層・差動配線対応中〜高
10〜16層以上ADAS・高性能ECU高密度・高速信号・HDI対応高

多層化によるEMI対策効果

グラウンド層を信号層に隣接させることで伝送線路のリターン電流経路を最短化し、不要輻射(EMI)を大幅に低減できます。電源層とGND層を隣接させると板間コンデンサとして機能し、デカップリング効果を提供します。車載ECUではこれらのEMI対策が法規(CISPR 25等)対応の基盤となります。

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よくある質問

4層基板の標準的な層構成は?

上からSignal(Top)/GND/PWR/Signal(Bottom)が最も一般的です。高速信号ではSignal/GND/GND/Signalとして差動ペアのシールド強化する場合もあります。

多層基板のコストはどの程度増加するか?

2層比で4層は約1.5〜2倍、6層は約2〜3倍、8層以上では3倍以上になる場合があります。設計品質(EMI・信頼性)vs.コストのトレードオフ設計が重要です。

車載では何層が標準的か?

一般的なECUでは4〜8層が多く使われます。ADAS・自動運転ECUなど高性能品では10〜16層の事例も増えています。

HDI基板とは何か?

High Density Interconnect(高密度実装)基板のことで、ブラインドビア・バリードビア・ファインライン(L/S:75μm以下)を使用して高密度化した基板です。BGA搭載やCSP実装に必要です。

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